KR20080058397A - 일체형 로드 셀을 구비한 화학 물질 저장 장치 - Google Patents

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KR20080058397A
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아슈토쉬 미스라
벤자민 제이. 주시크
라비 락스만
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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

본 발명은 화학 물질 저장 장치(100) 및 화학 물질 사용 감시 방법에 관한 것이다. 상기 장치 및 방법은 하나의 이송 가능한 유닛에 일체화된 화학 물질 저장 캐니스터(102)와 로드 셀(104)을 이용한다. 로드 셀(104)은 반도체 산업에서 사용되는 부착된 분배 장치의 추가된 중량을 보정할 수 있다. 또한, 로드 셀(104)은 화학 물질이 화학 물질 저장 장치(100)로부터 배출됨에 따라 화학 물질의 중량(220)을 연속적으로 표시해준다. 이러한 기능은 로드 셀(104) 자체에 일체화된 로드 셀(104)의 제어 논리에 포함된다.
캐니스터, 로드 셀, 중량, 보정, 표시 장치, 제어 논리

Description

일체형 로드 셀을 구비한 화학 물질 저장 장치 {CHEMICAL STORAGE DEVICE WITH INTEGRATED LOAD CELL}
본 발명은 일체형 로드 셀을 구비한 화학 물질 저장 장치에 관한 것이다.
광범위한 종류의 화학 물질이 반도체 산업에서 화학적 기상 증착을 위한 전구 물질로 사용된다. 일반적으로, 웨이퍼 상의 레이어 또는 필름의 제조를 위한 전구 물질은 상온에서 비교적 낮은 증기 압력[상온에서 < 66.66 kPa (500 Torr)]을 갖는 액체이다. 현재, 전구 물질은 밀봉되어 누설 기밀된 스틸(전구 물질의 특성에 따라 스테인리스, 카본, 또는 기타 특수 합금) 캐니스터(canister)에 저장된다. 캐니스터는 각각의 캐니스터가 저감될 때 주기적으로 교체해주는 화학적 기상 증착 챔버, 또는 사용시 캐니스터를 자동으로 재충전해주는 공급원을 제공하는 대형 재충전 시스템에 근접하여 사용될 수 있다.
저장 캐니스터에서 화학 물질의 레벨을 감시해야하는 중요한 이유가 적어도 두 가지 있다. 첫째는, 원하는 화학적 기상 증착 단계를 수행하기 위해 캐니스터에 적절한 선구 화학 물질이 존재하도록 하는 것이다. 둘째는, 캐니스터를 교환하기 전에 공정 중에 선구 화학 물질의 최대량을 사용할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 두 번째 이유는 전체적인 시스템 비용의 효율성에 영향을 준다. 일단 캐니스 터가 연결 해제되면, 남아 있는 물질은 버려진다. 그러므로, 만약 캐니스터가 최대한 저감되기 전에 교환되면, 물질이 낭비될 뿐만 아니라 추가적인 폐기물 처리에 비용이 더 발생된다.
플로트 스위치(float switch)와 레벨 센서를 이용하는 것을 포함하여 폐기물을 줄이기 위해 다양한 기술이 시도되었다. 그러나, 현재까지 어떠한 방법도 실제 작업에서 완전히 만족할만한 것이 없었다.
현재 구현되고 있는 기술의 근본적인 단점은 모든 형태의 화학 물질에 보편적으로 적용되지 않는다는 점이다. 예를 들어, 플로트 스위치는 선구 화학 물질의 비중이 변할 경우 예상대로 작동하지 않을 수 있다. 또한, 레벨 센서는 통상적으로 캐니스터 내용물을 시각적으로 표시해주지 않는다. 정보를 얻기 위해서는 캐니스터가 분배 장비에 연결되어야 하고, 레벨 센서로부터의 신호는 해석되어 분배 시스템 컴퓨터나 프로그램 가능한 논리 제어기에 표시되어야 한다.
결과적으로, 화학 물질의 형태나 상(phase)에 관계없이 화학 물질의 사용을 실시간으로 감시할 수 있도록 해주는 방법 및 화학 물질 저장 장치가 필요하다.
화학 물질 사용을 감시하기 위한 방법 및 화학 물질 저장 장치가 본원에 개시되어 있다. 상기 장치 및 방법은 화학 물질 저장 캐니스터와 로드 셀을 하나의 이동 가능한 유닛에 일체화시켜 전술된 문제점을 해결한다. 로드 셀은 반도체 산업에서 사용되는 부착된 분배 장치의 추가된 중량을 보상할 수 있다. 또한, 로드 셀은 화학 물질 저장 장치에 남아 있는 화학 물질의 중량을 연속적으로 표시해준다. 이러한 기능은 로드 셀 자체에 일체화된 로드 셀의 제어 논리에 포함된다.
종래의 이러한 필요 및 기타 필요가 캐니스터를 포함하는 화학 물질 저장 장치에 의해 일 실시예에서 해결된다. 화학 물질 저장 장치는 상기 캐니스터에 일체형인 로드 셀을 더 포함한다. 로드 셀은 프로세서와 표시 장치를 포함한다. 또한, 화학 물질 저장 장치는 상기 프로세서에서 실행 가능한 제어 논리를 포함하며, 상기 제어 논리로 인해 로드 셀은 사용자의 입력에 응답하여 비어 있는 캐니스터의 중량을 잴 수 있다. 또한, 제어 논리로 인해 로드 셀은 캐니스터에 추가된 적어도 하나의 화학 물질의 중량을 상기 표시 장치에 표시한다. 또한, 제어 논리로 인해 로드 셀은 분배 장치가 캐니스터에 부착된 후에 로드 셀 자체를 보정시켜 화학 물질의 중량만 표시 장치에 표시되도록 하고, 캐니스터에 남아 있는 화학 물질의 중량을 연속적으로 표시해준다.
다른 실시예에서, 화학 물질 사용을 감시하는 방법은 일체형 로드 셀을 포함하는 비어 있는 화학 물질 저장 장치의 중량을 재는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 적어도 하나의 화학 물질로 화학 물질 저장 장치를 충전 중량으로 충전시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 화학 물질 저장 장치를 분배 장치에 부착시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 화학 물질의 충전 중량만 표시되도록 분배 장치의 중량을 보상하기 위해 로드 셀을 보정하는 단계도 포함한다. 상기 방법은 화학 물질 저장 장치에 남아 있는 화학 물질의 중량을 연속적으로 측정하는 단계를 더 포함한다.
전술된 기재는 하기 본 발명의 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적인 이점을 비교적 폭넓게 기술한다. 본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 본 발명의 청구 범위의 청구 대상을 구성하도록 설명될 것이다. 본원에 개시된 개념 및 특정한 실시예는 본 발명의 동일한 목적을 이루기 위한 다른 구조를 변경 또는 설계하기 위한 기초로 사용될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 당업자라면 이러한 균등한 구조는 첨부된 청구 범위 내에 있다는 것을 이해할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명은 첨부된 도면을 참고로 이루어질 것이다.
도1은 화학 물질 저장 장치의 실시예에 대한 개략도이다.
도2는 상승된 온도에 적용하기 위한 화학 물질 저장 장치의 실시예의 개략도이다.
도3은 로드 셀 센서의 실시예를 도시한다.
도4는 화학 물질 사용을 감시하기 위한 방법의 흐름도이다.
도5는 종래의 중량 저울 값과 로드 셀 값을 비교한 도면이다.
특정 용어는 하기 설명과 청구범위에서 특정한 시스템 구성 요소를 지칭하는데 사용된다. 본원은 명칭을 다르지만 기능은 같은 구성 요소간을 구별하고자 하는 의도는 없다.
하기 설명과 청구범위에서, 용어 "포함하는(including, comprising)"은 open-ended 형식으로서 "포함하지만, 이에 제한되지 않는"으로 해석되어야 한다. 또한, 용어 "결합되다(couple)"은 간접 또는 직접적인 전기 접속을 의미한다. 그러므로, 제1 장치가 제2 장치에 결합되면, 이러한 접속은 직접적인 전기 접속이거나, 다른 장치와 접속을 통한 간접적인 전기 접속일 수 있다.
도1은 화학 물질 저장 장치(100)의 일 실시예를 도시한다. 대체적으로, 화학 물질 저장 장치(100)는 캐니스터(102)와 로드 셀(104)을 포함한다. 로드 셀(104)은 캐니스터(102)에 일체화되고, 초기에 화학 물질(106)이 얼만큼 많이 캐니스터에 채워지는지를 측정하는데 사용된다. 이러한 값은 로드 셀(104)에 의해 저장될 수 있다. 어떠한 화학 물질이 이용되기 전에, 분배 장치가 부착된 다음, 부착된 분배 장치로부터 발생된 증가된 또는 감소된 하방으로 작용하는 힘을 보상하기 위해 화학 물질 저장 장치(100)의 중량을 다시 재어 표시 장치가 초기 충전 중량을 연속적으로 표시하도록 한다. 화학 물질(106)이 소비됨에 따라, 화학 물질 저장 장치(100)는 그 작동 모드를 변경하여 캐니스터에 남아 있는 내용물의 중량을 연속적으로 감시한다. 따라서, 캐니스터(102)에서 화학 물질(106)의 참무게(true weight)가 사용자에게 연속적으로 표시된다. 내용물의 중량을 감시하는 논리는 화학 물질 저장 장치(100) 자체에 하나의 편리한 장치로서 일체화된다. 화학 물질 저장 장치(100)는 쉽게 이동 가능하게 설계되는 것이 바람직하다.
캐니스터(102)는 캐니스터(102)에 화학 물질을 유입시키거나 제거할 수 있도록 복수의 밸브 등을 구비한다. 몇몇 실시예에서, 밸브는 캐니스터(102)의 상부에 위치된다. 일 실시예에서, 입구 밸브(120) 및 출구 밸브(122)는 캐니스터에 결합된다. 다른 실시예에서, 제3 밸브(124)가 온도 감시 등의 기타 목적을 위해 캐니 스터에 결합될 수 있다. 대체적으로, 밸브는 캐니스터의 내부와 유체 소통한다. 바람직하게, 밸브는 이동을 용이하게 하기 위해 반도체 산업에 사용되는 종래의 분배 장치에 쉽게 연결 및 해제된다. 분배 유닛의 예로서 에어 리퀴드(Air Liquide) 사의 CANDI 시스템, 재팬 에어 가스(Japan Air Gases) 사의 Aquarius 시스템, ATMI 사의 Unichem 시스템, 에어 프로덕츠(Air Products) 사의 슈마허(Schunmacher)의 Chemguard 시스템, 또는 기타 제조 업자의 시스템이 포함되지만, 이에 제한되지는 않는다.
캐니스터(102)는 적절한 기하학적인 형상을 가질 수 있지만, 캐니스터(102)는 원통형인 것이 바람직하다. 캐니스터(102)의 단면은 직사각형, 6각형, 8각형, 3각형 등일 수 있다. 캐니스터(102)는 기타 적절한 크기를 가질 수 있다. 통상적인 실시예에서, 비어 있는 캐니스터의 중량은 약 2000 g 내지 약 6000 g이다. 대체적으로, 캐니스터(102)는 중량 범위가 약 250 g 내지 약 200 kg, 더욱 바람직하게 약 250 g 내지 약 3000 g, 어떤 경우에는 최대 10,000 g 또는 그 이상의 화학 물질을 저장할 수 있다. 또한, 캐니스터(102)는 유체, 분말, 고체, 가스 등을 저장할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 캐니스터(102)와 로드 셀(104)은 금속으로 만들어진다. 기타 적절한 금속이 사용될 수 있다. 금속은 내산화성 및 내식성인 것이 바람직하며, 액체, 기체 및 고체를 저장할 수 있다. 적절한 금속의 예로서 스테인리스 스틸 304, 316L, 카본 스틸, 하스텔로이(Hastelloy), 모넬(Monel), 및 기타 고 Ni 함유 합금, 엘질로이(Elgiloy), 알루미늄 등이 포함되지만, 이에 제한되지는 않 는다.
도2를 참고하면, 상승된 온도에 적용하기 위한 화학 물질 저장 장치(200)의 실시예가 가열 자켓(203)을 포함하는 것으로 도시되었다. 가열 자켓(203)은 통상적으로 온도 범위가 약 20 ℃ 내지 약 350 ℃ 사이의 온도로 캐니스터 내용물을 가열할 수 있다. 또한, 가열 자켓(203)은 유체를 순환시키거나 저항 가열 소자에 의해 가열될 수 있다. 통상적으로, 가열 자켓(203)은 온도 제어기에 연결되어 캐니스터 내용물(미도시)의 온도를 조절한다. 온도 제어기는 온도를 조절하기 위해 당업자에게 공지된 장치일 수 있다. 또한, 캐니스터(102)는 캐니스터 내용물을 원하는 온도로 가열하기에 적절한 기타 수단을 포함할 수 있다. 기타 적절한 수단의 예로서 캐니스터 본체에 삽입된 카트리지 가열기 또는 캐니스터 본체를 둘러싸는 가열 테이프가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, 로드 셀(104)은 캐니스터(102)로부터 단열되어 있다. 단열재는 로드 셀과 캐니스터 사이에 배치되어 열이 로드 셀로 전달되는 것을 방지하거나 감소시켜 준다. 특정 실시예에서, 절연재는 세라믹 플레이트(205; 도2)이다. 세라믹 플레이트(205)는 약 0.15875 cm 내지 약 5.08 cm (약 1/16 inch 내지 약 2 inch) 범위, 바람직하게 적어도 약 0.3175 cm (약 1/8 inch), 더욱 바람직하게 적어도 약 0.9525 cm (약 3/8 inch) 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 세라믹 플레이트(205)는 기타 적절한 두께를 포함할 수 있다. 이와 달리, 세라믹 외에 기타 적절한 단열재가 사용될 수 있다. 기타 적절한 재료의 예시로 나노 수준의 재료, 폴리머, 섬유 유리 등이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 바 람직한 실시예에서, 로드 셀(104)은 약 40 ℃ 내지 약 60 ℃의 온도 범위로 유지된다.
로드 셀(104)은 캐니스터와 로드 셀이 단일의 이동 가능한 유닛을 형성하도록 캐니스터(102)와 일체형이거나 캐니스터 내에 설치되는 것이 바람직하다. 몇몇 실시예에서, 로드 셀(104)과 캐니스터(102)는 기계적으로 결합되는 별도의 요소이다. 로드 셀(104)은 용접, 볼트 연결, 나사 등의 수단에 의해 캐니스터(102)에 결합될 수 있다. 이와 달리, 로드 셀(104)은 캐니스터(102)에 제거 가능하게 부착될 수 있다.
도3은 로드 셀(104)의 실시예를 도식적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 로드 셀(104)은 대체로 프로세서(210), 메모리 모듈(235), 배터리(240), 및 로드 센서(250)를 포함한다. 통상적으로, 로드 셀은 주요 에너지원으로 배터리(240)도 포함한다. 배터리(240)는 로드 셀(104)에 전력을 제공한다. 하지만, 로드 셀(104)은 필요할 경우 외부 전원에 연결될 수도 있다. 바람직하게, 배터리(240)는 배터리를 재충전하거나 교환하지 않고 정상 작동에서 적어도 1년간 지속될 수 있는 용량을 가진다. 배터리(240)의 예로서 리튬 이온 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 등이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
프로세서(210)는 대체로 저전력 혼성 신호(mixed signal) 마이크로프로세서이다. 그러나, 로드 셀(104)은 전술된 바와 같은 로드 셀(104)의 기능을 구현하기에 적합한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 메모리 모듈과 로드 센서(250)에 결합되는 것이 바람직하다. 또한, 메모리 모듈(235)은 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함하는 것이 바람직하다. 비휘발성 메모리는 플래시 메모리(Flash memory)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 휘발성 메모리는 기타 적절한 타입의 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있다. 메모리 모듈(235)은 프로세서(210)에 의해 실행되는 코드나 제어 논리를 저장하는데 사용된다. 이러한 제어 논리는 제조시에 로드 셀(104)에 로딩될 수 있다. 제어 논리는 비휘발성 메모리에 로딩되어 비휘발성 메모리로부터 직접 실행되거나 휘발성 메모리에 카피되어 휘발성 메모리에서 실행될 수 있다. 또한, 메모리 모듈(235)은 캐니스터, 캐니스터 내용물, 및 로드 셀의 초기 결합된 중량을 저장하거나 이러한 중량에 "고정(lock)"시키는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 로드 셀(104)은 표시 장치(220; 도1 및 도3)를 포함한다. 표시 장치(220)는 최대 0.1 g의 정밀도로 중량을 표시할 수 있는 것이 바람직하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 대체로, 표시 장치(220)는 액정 표시 장치(LCD)이다. 몇몇 실시예에서, 표시 장치(220)는 로드 셀(104)의 상이한 작동 모드를 더 나타내준다. 예를 들어, 표시 장치(220)는 로드 셀(104)이 현재 충전 중량 값에 고정되어 있다는 것을 표시할 수 있다. 다른 예시에서, 표시 장치(220)는 로드 셀(104)이 활발하게 중량을 측정하고 있는 모드에 있다는 것을 표시할 수 있다. 통상적인 실시예에서, 표시 장치(220)는 화학 물질 저장 장치(100)의 외부에 위치한다.
로드 셀(104)은 대체로 키패드 등의 사용자 입력 장치(230)를 포함한다. 키패드는 표시 장치에 근접하게 위치되는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 키패 드는 리세스된 하우징에 위치하여 키패드를 우발적으로 누르는 것을 방지한다. 키패드를 통해 사용자는 수동으로 로드 셀(102)의 중량을 재고 보정할 수 있다. 키패드로 다른 기능을 수행할 수 있다. 이와 달리, 사용자 입력 장치(230)는 표시 장치(220)의 터치 스크린일 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자 입력 장치(230)는 장치와의 부주의한 상호 작용으로 인해 로드 셀을 활성화시키지 않도록 하는 고정 기능을 포함한다.
다른 실시예에서, 로드 셀(104)은 데이터를 컴퓨터(미도시) 등의 외부 감시 장치로 전송할 수 있는 포트를 포함한다. 포트의 예로서 USB 포트, 시리얼 포트, 적외선 포트, 파이어와이어(Firewire) 포트, 및 이더넷(Ethernet) 포트 등이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 외부 감시 장치는 데이터를 기록 및 저장하는데 적절한 장치일 수 있다. 외부 감시 장치의 예로서 컴퓨터, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA) 등이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 로드 셀(104)은 무선 송수신기를 포함한다. 무선 송수신기는 무선으로 외부 감시 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 무선 수신기는 리모트 콘트롤 등의 원격 사용자 입력 장치를 통해 로드 셀(104)을 제어할 수 있다.
로드 센서(250)는 캐니스터(102)의 내용물과 물리적인 접촉 없이 중량을 측정할 수 있는 타입의 센서를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 로드 센서(250)는 휘트스톤 브릿지 센서(Wheatstone bridge sensor)를 포함한다. 휘트스톤 브릿지 센서는 상업적으로 구입 가능하거나, 자체적으로 제조될 수 있다. 상업적으로 구입 가능한 휘트스톤 브릿지 센서의 예로서 에이치비엠, 인크.(HBM, Inc.) 사의 Model PW2GC3가 있다. 이와 달리, 로드 센서(250)는 전기 용량 측정 센서(capacitance measurement sensor)를 포함한다. 전기 용량 측정 센서는 캘리포니아에 소재한 로드스타 센서스, 인크.(LoadStar Sensors, Inc.) 사로부터 구입 가능하다. 또한, 로드 센서(250)는 캐니스터의 내용물을 약 0.1 g의 정밀도까지 중량을 측정할 수 있는 것이 바람직하지만, 로드 센서(250)는 적용 분야에 따라 약 1 g 내지 약 0.01 g의 범위의 저정밀도 또는 고정밀도일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 로드 센서(250)는 장치의 작동 중량 범위에 걸쳐 정확하게 감지할 수 있다. 특히, 로드 센서(250)는 약 250 g 내지 최대 적어도 약 10,000 g까지 측정할 수 있는 것이 바람직하다.
다른 실시예에서, 로드 센서(250)만 캐니스터(102)에 일체화 또는 결합될 수 있다(실시예는 미도시). 이러한 실시예에서, 표시 장치(220), 프로세서(210), 사용자 입력 장치(230), 및 메모리(235)를 포함하는 외부 제어기는 로드 셀 센서(250)에 연결된다. 외부 제어기는 화학 물질의 중량이 측정될 필요가 있을 때에는 로드 센서(250)에 연결되고, 화학 물질 저장 장치(100)가 다른 위치로 이송될 때에는 연결이 해제된다.
도4는 사용자가 화학 물질 사용을 실시간으로 감시하는 방법을 도시한다. 쉬운 설명을 위해서, 상기 방법에 대한 하기 설명은 전술된 장치의 실시예를 설명하는데 사용된 동일한 도면 부호를 참조한다. 대체로, 상기 방법은 초기에 캐니스터(102)에 일체화된 로드 셀(104)을 포함하는 화학 물질 저장 장치(100)를 제공하는 단계를 포함한다. 도4를 참고하면, 상기 방법은 블럭(301)에서 비어 있는 화학 물질 저장 장치(100)의 중량을 재는 단계를 포함한다. 비어 있는 캐니스터(102)와 로드 셀(104)의 중량이 영점이 맞춰진 후에, 원하는 양의 적어도 한가지 화학 물질이 캐니스터에 추가된다. 대체로, 화학 물질은 입구 밸브(120) 또는 밸브(124)를 통해 추가된다.
통상적으로 사용자 입력 장치(230)를 통해 사용자의 입력으로 비어 있는 화학 물질 저장 장치(100)의 중량을 잰다. 오직 예시를 위해서 키패드의 버튼을 눌러서 로드 셀(104)의 중량을 잰다. 중량을 잰 후에, 로드 셀(104)은 추가된 화학 물질의 중량을 측정하여, 블럭(305)에서 캐니스터(102) 내에 포함된 화학 물질의 중량을 표시 장치(220; 도1)에 표시한다. 하나 또는 그 이상의 화학 물질이 캐니스터(102)에 추가될 수 있다. 대체로, 화학 물질은 밸브(120, 122 또는 124)들 중 하나를 통해 추가된다. 일단 화학 물질 저장 장치(100)가 원하는 화학 물질로 충전되면, 통상적으로 반도체 제조 설비인 최종 사용자로 이송된다. 그러나, 사용자는 기타 화학 물질 소비자 또는 거래처일 수 있다. 화학 물질 저장 장치(100)는 충전 중량이 표시 장치(220)에 표시되어 이송된다. 일 실시예에서, 중량 정보는 로드 셀 메모리(235)에 고정되거나 저장된다. 대체로, 캐니스터 내용물의 중량은 사용자 입력 장치(230)로부터 사용자의 입력에 따라 고정된다. 예를 들어, 사용자 입력 장치의 다른 버튼을 눌러 충전 중량을 저장하고 표시된 중량을 고정시킬 수 있다.
사용자는 화학 물질 저장 장치(100)를 수령하여, 블럭(307)에서 분배 장치를 적절한 체결구로 입력 밸브(120)와 출력 밸브(122) 등의 적절한 사용 지점에 연결 시킨다. 분배 장치는 통상적으로 반도체 제조에 사용될 화학 물질을 배출시켜 분배하는 반도체 산업 분야에 사용되는 장치나 도구이다. 연결 중에, 화학 물질 저장 장치(100)는 체결구의 중량과, 체결구를 캐니스터에 적용함으로써 발생되는 하방으로 적용되는 힘에 의해 중량이 늘어날 수 있다. 추가된 중량은 반도체 산업에서 사용되는 분배 유닛의 피그테일(pigtail)에 의해 가해진 힘으로부터 발생된다. 본원에서 피그테일은 화학 물질을 분배하는데 필요한 기능을 수행하는 고정된 밸브 매니폴드에 화학 물질 저장 장치의 입구 밸브 및/또는 출구 밸브를 연결시키는데 사용되는 임의의 튜브 또는 밸브를 의미하는데 사용된다. 피그테일은 어느 정도 가요성이 있어서 캐니스터 크기의 약간의 변화에 적응되며 화학 물질 저장 장치를 쉽게 교환할 수 있게 한다. 필요한 가요성으로 인해서, 피그테일은 화학 물질 저장 장치에 힘을 가해(중량으로 해석됨), 로드 센서(250)에 의해 판독된 신호를 변경시킨다.
버튼을 누르는 등의 사용자 입력에 응답하여, 로드 센서(250)는 블럭(309)에서 체결구의 추가된 중량을 보상하도록 재보정된다. 그러므로, 캐니스터(102)의 화학 물질 또는 물질의 중량만이 표시 장치(220)에 표시되며, 추가된 체결구로부터의 중량은 표시되지 않는다. 이와 달리, 로드 셀(104)은 사용자의 입력이 필요없이 분배 장치가 부착된 후에 분배 장치로부터 추가된 중량을 자동으로 보상해준다.
캐니스터(102)에서 내용물이 저감되면, 로드 셀(104)은 블럭(311)에서 남아 있는 내용물의 현재 중량을 연속적으로 측정하여 표시해준다. 또한, 외부 감시 장치(미도시)가 포트를 통해 로드 셀(104)에 연결되어 중량 데이터가 외부 감시 장치 에 연속적으로 전송되어 기록될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 감시 장치는 시간에 따라 화학 물질 사용을 기록한다. 이와 달리, 외부 감시 장치는 로드 셀(104)과 무선으로 통신한다.
표시된 내용물 중량이 블럭(313)에서 소정 설정 지점에 도달할 경우, 화학 물질 저장 장치는 추가적인 사용을 위해 재충전된다. 통상적으로, 화학 물질 저장 장치(100)는 재충전을 위해 연결 해제되어 다른 위치로 보내진다. 재충전되기 전에 남아 있는 화학 물질이 제거될 수 있다. 다른 실시예에서, 캐니스터는 연결 해제될 필요 없이 현장에서 재충전된다. 다른 실시예에서, 로드 셀(104)은 비프음과 같은 음성을 발생시켜 소정 설정 지점이 도달하였음을 사용자에게 알려준다. 소정 설정 지점은 사용자 입력 장치를 통해 사용자에 의해 프로그램되어 로드 셀 메모리에 저장될 수 있다.
본 발명의 추가 설명을 위해, 다음과 같이 비제한적인 예시가 제공된다.
예시 1
로드 셀 측정 대 종래의 저울 측정
일체형 로드 셀을 갖는 캐니스터가 중량 저울의 상부에 놓였다. 캐니스터는 약 300 mL의 이소프로필 알코올로 충전되었다. 질소가 입구 밸브를 통해 캐니스터로 유입되어 출구 밸브를 통해 빠져나갔다. 질소는 용기를 통과하면서 알코올을 증발시켰다. 중량 저울 판독과 로드 셀 판독이 특정한 시간 간격 동안 이루어졌다. 로드 셀 값과 중량 저울 판독의 결과가 도5에 도시되었다. 결과에서 로드 셀 값이 종래의 중량 저울 판독과 정확하게 일치하여 화학 물질 저장 장치의 가능성을 나타내준다.
예시 2
상승된 온도에 적용되는 화학 물질 저장 장치
가열 자켓을 포함하는 프로토타입의 화학 물질 저장 장치는 고온에 적용되도록 제조되었다. 캐니스터는 외경이 11.43 cm (4.5 inch), 높이가 16.51 cm (6.5 inch)로 구성되었다. 1.906 cm (3/4 inch) 두께의 가열 자켓이 캐니스터를 둘러싸고 있다. 0.9525 cm (3/8 inch) 두께의 세라믹 플레이트가 캐니스터와 로드 셀 사이에 배치되었다. 170 ℃에서 측정된 중량은 상온에서 측정된 것과 비교하여 변화가 없었다. 이러한 결과로 인해 고온에서 화학 물질 저장 장치 사용의 가능성을 알 수 있다.
본 발명과 그 이점이 상세히 설명되었지만, 다양한 변화, 대체 및 변경이 첨부된 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있음을 알아야 한다. 마찬가지로, 청구 범위에서 단계를 순차적으로 언급한 것은 단계가 순차적으로 진행되어야 하거나, 다른 번 단계 이전에 특정한 단계가 완료되어야 한다는 것을 의미하지 않는다.

Claims (27)

  1. 분배 장치와 연결하여 사용하기 위한 화학 물질 저장 장치이며,
    캐니스터와,
    프로세서 및 표시 장치를 포함하며 상기 캐니스터와 일체형인 로드 셀과,
    상기 프로세서에서 실행될 수 있는 제어 논리를 포함하고,
    상기 제어 논리를 통해 상기 로드 셀은,
    a) 사용자 입력에 응답하여 상기 캐니스터의 비어 있는 중량을 재고,
    b) 상기 캐니스터에 추가된 적어도 하나의 화학 물질의 중량을 상기 표시 장치에 표시하고,
    c) 상기 적어도 하나의 화학 물질의 상기 중량만 상기 표시 장치에 표시되도록 상기 분배 장치가 상기 캐니스터에 부착된 후에 상기 로드 셀을 보정하고,
    d) 상기 적어도 하나의 화학 물질이 소비됨에 따라서 상기 적어도 하나의 화학 물질의 중량을 연속적으로 표시해주는 화학 물질 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 밸브가 캐니스터에 결합되고, 각각의 상기 밸브는 캐니스터 내부와 유체 소통하는 화학 물질 저장 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캐니스터를 가열하기 위한 수단을 더 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  4. 제1항에 있어서, 로드 셀과 캐니스터 사이에 배치된 절연 레이어를 더 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  5. 제4항에 있어서, 절연 레이어는 세라믹 플레이트를 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  6. 제1항에 있어서, 캐니스터와 로드 셀은 스테인리스 스틸로 만들어지는 화학 물질 저장 장치.
  7. 제1항에 있어서, 캐니스터는 액체, 고체 또는 기체를 수용할 수 있는 화학 물질 저장 장치.
  8. 제1항에 있어서, 로드 셀은 배터리를 더 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  9. 제1항에 있어서, 로드 셀은 프로세서에 결합된 메모리 모듈을 더 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  10. 제1항에 있어서, 로드 셀은 사용자 입력 장치를 더 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  11. 제10항에 있어서, a)는 사용자 입력 장치로부터의 사용자 입력에 응답하여 발생되는 화학 물질 저장 장치.
  12. 제10항에 있어서, c)는 사용자 입력 장치로부터의 사용자 입력에 응답하여 발생되는 화학 물질 저장 장치.
  13. 제10항에 있어서, 사용자 입력 장치는 키패드를 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제어 논리를 통해서 추가로 로드 셀은 사용자 입력에 응답하여 캐니스터에 추가된 적어도 하나의 화학 물질의 중량을 메모리 모듈에 저장하는 화학 물질 저장 장치.
  15. 제1항에 있어서, 로드 셀은 프로세서에 결합된 로드 센서를 더 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  16. 제15항에 있어서, 로드 센서는 휘트스톤 브릿지 타입 센서를 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  17. 제15항에 있어서, 로드 센서는 전기 용량 타입 측정 센서를 포함하는 화학 물질 저장 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 로드 센서는 약 250 g 내지 약 10,000 g 범위의 중량을 측정할 수 있는 화학 물질 저장 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 로드 센서는 약 0.1 g의 정밀도로 중량을 측정할 수 있는 화학 물질 저장 장치.
  20. 화학 물질 사용을 감시하기 위한 방법이며,
    a) 일체형 로드 셀을 포함하는 비어 있는 화학 물질 저장 장치의 중량을 재는 단계와,
    b) 화학 물질 저장 장치를 적어도 하나의 화학 물질로 충전 중량까지 충전시키는 단계와,
    c) 화학 물질 저장 장치를 분배 장치에 부착시키는 단계와,
    d) 적어도 하나의 화학 물질의 충전 중량만이 표시되도록 분배 장치의 중량을 보상하기 위해 로드 셀을 보정하는 단계와,
    d) 화학 물질 저장 장치에 남아 있는 적어도 하나의 화학 물질의 중량을 연속적으로 측정하는 단계를 포함하는 화학 물질 사용 감시 방법.
  21. 제20항에 있어서, 화학 물질 저장 장치는 표시 장치, 메모리 모듈, 및 사용자 입력 장치를 더 포함하는 화학 물질 사용 감시 방법.
  22. 제21항에 있어서, b) 단계는 표시 장치에 충전 중량을 표시하는 단계를 더 포함하는 화학 물질 사용 감시 방법.
  23. 제21항에 있어서, e) 단계는 화학 물질 저장 장치에 남아 있는 적어도 하나의 화학 물질의 중량을 표시 장치에 표시하는 단계를 더 포함하는 화학 물질 사용 감시 방법.
  24. 제21항에 있어서, b) 단계 이후에 메모리 모듈에 충전 중량을 저장하는 단계를 더 포함하는 화학 물질 사용 감시 방법.
  25. 제20항에 있어서, b) 단계 이후에 반도체 제조 설비로 화학 물질 저장 장치를 이송하는 단계를 더 포함하는 화학 물질 사용 감시 방법.
  26. 제20항에 있어서, a) 단계는 사용자 입력에 응답하여 수행되는 화학 물질 사용 감시 방법.
  27. 제20항에 있어서, e) 단계는 사용자 입력에 응답하여 수행되는 화학 물질 사 용 감시 방법.
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